Chimie des eaux du bassin versant de l’oued Nil (Nord-Est algérien)

Benessam Sihem 1,2, Debieche Taha-Hocine 1*, Amiour Souad 1, Chine Amel 1, Khelili Smaïl 3

1 Equipe de recherche Eau et Environnement, Laboratoire de Génie Géologique, Faculté des Sciences de la Nature et de la Vie, Université de Jijel, B.P. 98 Ouled Aissa, 18000 Jijel, Algérie

2 Département de Chimie, Faculté des Sciences Exactes et Informatique, Université de Jijel, B.P. 98 Ouled Aissa, 18000 Jijel, Algérie

3 Laboratoire de Chimie Pharmaceutique, de Pharmacologie et d'Ecotoxicologie, Faculté des Sciences Exactes et Informatique, Université de Jijel, B.P. 98 Ouled Aissa, 18000 Jijel, Algérie

* Correspondant auteur : debieche@yahoo.fr

Résumé

La composition chimiques des eaux d’un bassin versant est utilisée souvent comme un indicateur du cheminement de l’eau depuis la pluie jusqu’à l’aval de l’oued. Elle permit de déterminer l’origine de chaque élément chimique et son évolution le long de l’oued.

Dans cet objectif, ce travail de recherche a été mené. Nous avons réalisé un suivi trimestriel de la chimie des eaux du bassin versant de l’oued Nil (NE algérien), durant la période de janvier 2014 à janvier 2015. Au total 34 stations pour mesurer les paramètres physico-chimiques (T, pH, Eh, O2, conductivité, TDS), les éléments majeurs, le cycle d’azote et les éléments traces métalliques (Cd, Cr, Cu, Fe, Pb et Zn).

Les résultats obtenus, nous ont permis de déterminer l’origine de chaque élément chimique, son évolution spatio-temporelle, l’effet de la pluie sur la chimie des eaux de l’oued et le rôle des conditions physico-chimiques (pH et Eh) dans la mobilité et transformation de certaines espèces chimiques et dans les échanges eau-sédiment.

Mots clés : Chimie, eau, sédiment, bassin versant, rejets, ETM, oued Nil, Algérie

1. Introduction

Le bassin versant (BV) est un système hydrologique qui permet la collection des eaux de surface, à travers les ruisseaux et les affluents, de l’amont à l’aval (exutoire).

Dans l’état naturel, la qualité physico-chimique des eaux est bonne. Elle est liée aux formations géologiques et au couvert végétal qui se trouvent dans le BV. D’autres caractéristiques physiques (pente, surface, forme, relief…) peuvent jouer sur le temps de contact entre l’eau et la roche et donc sur la minéralisation des eaux. Plus le temps est important et plus la dissolution est importante.

Dans les zones urbaines et agricoles, les activités anthropiques (urbanisme, industrie et agriculture) sont importantes. Les oueds qui les traversent, subissent souvent une modification dans la composition chimique de ses eaux, surtout lorsque ses derniers reçoivent des rejets sans traitement préalable.

Plusieurs travaux de recherche dans le monde (Jarvie et al. 2003 ; Baran et al. 2007 ; Duh et al. 2008) et en Algérie (Debieche et al. 2003 ; Benrabah et al. 2013 ; Bougherira et al. 2014) ont montrée l’effet de ces activités anthropiques sur la dégradation de la qualité physico-chimique des eaux des bassins versants.

Dans ce travail de recherche, nous allons étudier la chimie des eaux du bassin versant de l’oued Nil, de l’amont à l’aval. On commencera par la détermination de la composition physico-chimique des eaux de pluie, puis on caractérisera les eaux de l’amont de l’oued Nil et de ses affluents, puis on suivra l’évolution des caractéristiques physico-chimiques des eaux de chaque affluents jusqu’à l’exutoire. En fur et à mesure de ce travail, on abordera les phénomènes chimiques (oxydoréduction, échanges eau-sédiments, adsorption…) qui interviennent dans la modification des formes chimiques et/ou de la concentration de certaines espèces chimiques.

2. Présentation du site

Le bassin versant de l’oued Nil, se situe au Nord-Est algérien, à une distance de 15 Km du chef lieu de la wilaya de Jijel. Il est composé de trois affluents principaux (oued Saayoud, oued Boukraa et oued Tassift) (figure 1).

De point de vu géologique, le BV est composé de deux unités principales :

· la première est celle des roches métamorphiques (schiste, micaschiste, gneiss et calcaire cristallin) qui apparaît dans les monts qui entourent la plaine ;

· et la deuxième est celle des roches sédimentaire, elle apparaît essentiellement dans la plaine :

· les lits des oueds : sont formés des dépôts alluvionnaires (sable, gravier, galet et conglomérats),

· le cordon dunaire situé dans la partie nord qui voisine la mer, il est formé essentiellement par des dunes ancienne (sable limoneux consolidé) et les dunes récente (sable grossier),

· les formations du grès et d’argile qui affleurent dans la partie nord de la plaine,

· les dépôts marneux qui séparent oued Saayoud et oued Nil, les dépôts détritiques qui séparent oued Nil, oued Boukraa et oued Tassift et les dépôts marneux gris qui séparent oued Boukraa et de oued Tassift.

Figure 1 : Esquisse géologique de la région d’oued Nil (prévenant de la carte géologique d’El-Milia N°29, Ehrmann F. 1926)

La composition chimique des roches et minéraux du BV est présentée dans le tableau 1.

* Les formules chimiques ont été tirées du dictionnaire de géologie (Foucault et Raoult 1995) et Wikipédia

Tableau 1 : Composition chimique des roches du bassin versant d’oued Nil

Ce tableau montre que les éléments chimiques qui composants les formations sédimentaires et métamorphiques sont essentiellement Al, Si, Ca, Mg, Na, K et Fe ainsi que des éléments traces qu’on les trouve seulement dans les formations métamorphiques, telque Cr, Li, V, Mn, Cr, Rb, Ti, Ba, Sr, Cs, Pb, Co, Ni, Zn, Zr et B.

Pour les ressources minérales on trouve dans la région cinq ressources (argile, marnes, marbre, kaolin et sable), dont la majorité se trouve dans le sous bassin versant de l’oued Sayoud (figure 1). La composition minéralogique de ces ressources est présentée dans le tableau 2.

Source : Direction des mines de la wilaya de Jijel

Tableau 2 : Composition chimique en % des ressources minérales du bassin versant.

Ce tableau mis en évidence l’existence d’autres minéraux en traces tel que l’halite (NaCl) et le gypse (CaSO4 2H2O).

De point de vu hydrologique le BV d’oued Nil est composé de quatre sous bassins versants (Nil, Saayoud, Boukraa et Tassift) (figure 2).

Figure 2 : Bassin versant de l’oued Nil et ses caractéristiques physiques

Cette figure montre que du point de vue superficie, le sous bassin le plus important est celui du Nil, puis Boukraa, puis Saayoud et en fin Tassift.

L’occupation du sol de la partie aval du bassin versant est présentée par 5 villes principales (Taher, Chekfa, Kennar, Bazol et Jimar) et une zone agricole qui s’étend sur la majorité de la superficie de la plaine (figure 3).

Le positionnement des oueds par rapport aux villes et la zone agricole est présenté comme suit :

· l’oued Nil passe loin des agglomérations et dans sa partie aval, il traverse les zones agricoles,

· l’oued Saayoud passe au voisinage des villes de Chekfa et de Jimar et dans sa partie aval il traverse les zones agricoles,

· l’oued Boukraa passe près de la ville de Taher et une partie de son oued passe par les zones agricoles,

· l’oued Tassift passe près de la ville de Taher et Bazole et la majorité de son oued passe par les zones urbaines.

Figure 3 : Occupation de la plaine alluviale de l’oued Nil

3. Matériels et méthodes

3.1. Choix des stations de prélèvement et du pas temps du suivi temporel

Le choix des stations de prélèvement a été fait en fonction des objectifs fixés à cette étude :

· Connaître l’état naturel des eaux de l’oued Nil et ses trois affluents (Saayoud, Boukraa et Tassift) dans la partie amont non influencée par les activités anthropiques ;

· Déterminer la qualité des eaux des oueds avant et après leur passage par les zones urbaines et les rejets ;

· Identifier l’effet de la confluence de l’oued avec son affluent sur la chimie des eaux ;

· Evaluer la chimie de l’oued dans sa partie aval et des échanges eau-sédiment.

Au total, 35 stations de prélèvement ont été sélectionnés : 9 sur oued Nil, 10 sur son affluent Saayoud, 7 sur son affluent Boukraa et 9 sur affluent Tassift (figure 4).

Figure 4 : Positionnement des points de prélèvement

Le suivi temporel adopté pour cette étude est un suivi trimestriel, dont l’objectif est d’évaluer la chimie des eaux de l’oued Nil et de ses affluents en fonction des précipitations et de déterminer la variation des concentrations au cours d’une année. Au total 5 campagnes de prélèvement ont été réalisées (janvier 2014, avril 2014, juin 2014, septembre 2014 et janvier 2015).

3.2. Mesures des paramètres physico-chimiques et conservation des échantillons

Pour chaque campagne, nous avons fait les mesures des paramètres physico-chimiques (T, pH, Eh, O2, conductivité) in-situ à l’aide du multiparamètres 350i de marque WTW et un pH-Eh-mètre de marque Mettler Toledo. Le prélèvement de l’eau a été fait au milieu de l’oued à l’aide d’un seau à partir des ponts qui traversant les oueds. Deux échantillons ont été prélevés de chaque station, puis conservés dans une glacière portative. Lors de l’arrivée au laboratoire les échantillons sont conservés au frigidaire à une température de 4°C ou conservés à l’abri de la lumière.

L’analyse des éléments chimiques au laboratoire a été faite par plusieurs méthodes :

· titrimétrique pour les éléments suivants : Ca2+, Mg2+ et Cl-,

· spectrométrique pour les éléments chimiques suivants : NH4+, NO2-, NO3-, PO43-, SO42- et Fe2+. L’appareillage utilisé est de marque Odissey,

· spectrométrie d’absorption atomique (SAA) pour les métaux lourds (Cd, Pb, Cu, Zn et Cr). L’appareillage utilisé est de marque SHIMADZUAA-6200.

· photométrie à flamme pour la mesure de Na+ et K+. L’appareillage utilisé est de marque AFP100.

4. Résultats et discussion

4.1. Composition physico-chimique des eaux de pluie

La pluie est la source de base pour tous écoulement d’eau dans le bassin versant. Pour caractériser les eaux des oueds, il faut d’abord analyser les eaux de pluie. L’analyse d’un prélèvement réalisé, le 27/3/2015, sur les eaux de pluie de la ville de Chekfa (figure 3) est présentée dans le tableau 3.

Tableau 3 : Composition physico-chimique des eaux de pluie

Ce tableau montre :

· une faible minéralisation, la conductivité mesurée est de 111 µs/cm,

· des teneurs en chlorures de 28 mg/L, liée surement aux embruns marins,

· des teneurs en bicarbonates de 37 mg/L, liés à la combinaison de CO2 présents dans l’air avec l’eau (H2O),

· des faibles teneurs en sulfates, calcium et magnésium, surement liée à la dissolution des poussières dans l’eau de pluie

· des teneurs en NO3- et PO43-, liée à la poussière des engrais chimiques et des pesticides qui se mélangent avec la pluie.

4.2. Caractéristiques physico-chimiques des eaux à l’amont du bassin versant

La chimie des eaux de l’amont du BV de l’oued Nil a été étudiée à travers 7 stations (figure 4) : 3 à oued Nil (ON1D, ON1G et ON1C), 3 à oued Saayoud (OS1D, OS1G et OS1C), 3 à oued Boukraa (OB1D, OB1G et OB1C) et 1 à oued Tassift (OT2). La qualité des eaux de ces stations présentent deux aspects :

· le premier est celui des eaux naturelles, il est présenté par les stations de l’oued Saayoud, de l’oued Boukraa et de l’oued Nil. Ces stations se situent loin des activités anthropiques ;

· le deuxième est celui des eaux influencées par les activités anthropiques, il est présenté par la station de l’oued Tassift qui se situe dans une zone urbaine (figure 3).

Les analyses physico-chimiques (valeurs minimale et maximale) de la partie amont de chaque oued sont présentées dans la figure 5.

Figure 5 : Caractéristiques physico-chimiques des eaux de l’oued Nil et ses affluents dans la partie amont.

Cette figure montre que les eaux de l’amont des oueds Saayoud, Boukraa et Nil présentent des caractéristique physico-chimiques proches :

· un milieu oxydant avec un Eh qui varie entre 109 et 282 mV ;

· des faibles valeurs de la conductivité (162-340 µs/cm), indiquant une eau peu minéralisée ;

· des faibles teneurs en nitrates (0 à 6.3 mg/l), en nitrites (0 à 0.2 mg/l) et en ammonium (0 à 0.73 mg/l). Ces teneurs sont liées à la dégradation de la matière organique (couvert végétale qui couvert les monts du bassin versant) ;

· des concentrations faibles en phosphate (0 – 0.25 mg/L) et en sulfate (0 à 19.5 mg/L) ;

· pour le calcium, le magnésium, les bicarbonates et le chlorure, on observe des valeurs plus moins élevées à l’oued Saayoud par rapport à l’oued Boukraa et l’oued Nil, cela est lié à la présence des formations carbonatées (cipolin) dans le sous bassin versant de l’oued Saayoud (figure 1).

Pour les eaux de l’amont de l’oued Tassift, ils présentent :

· une conductivité élevée (931-1822 µs/cm) indiquant une eau chargée ;

· un milieu réducteur à oxydant avec un Eh qui varie entre -29 à 198 mV ;

· des valeurs élevées en ammonium (1 – 6.88 mg/L), en phosphate (0.8 – 16.4 mg/L), en bicarbonates (334 – 644 mg/L) et en chlorures (141 à 446), liées aux rejets urbains qui se jettent directement dans l’oued. Dans le tableau 4, nous présentons quelques composants des rejets urbains qui contiennent ces espèces chimiques.

Tableau 4 : Composition chimique de quelques composants des rejets urbains

Les éléments traces métalliques (ETM) présentes dans les eaux de surface dépassent les normes d’alimentation en eau potable (AEP) (tableau 5) à l’exception du cuivre et du zinc qui présentent des teneurs inférieures à la norme.

Tableau 5 : Concentrations maximales d’origines naturelle et normes des ETM (Callier et al. 2002)

Les origines naturelle et anthropique de ces ETM sont présentées dans le tableau 6. Elle ont été tirées de la bibliographie et sélectionnées en fonction des formations géologiques et des produits anthropiques présents dans notre zone d’étude.

Tableau 6 : origine naturelle et anthropique des ETM (1 Laperche et al. 2004, 2 Damy)

4.3. Evolution spatiale des caractéristiques physico-chimiques des eaux

Pour caractériser cette évolution, nous avons utilisé la valeur moyenne des cinq campagnes réalisées sur le BV, l’évolution de chaque oued est présentée séparément.

4.3.1 Oued Saayoud

L’évolution spatiale des paramètres physico-chimique des eaux de l’oued Saayoud (figure 6) montre deux augmentations significatives :

· la première à la station OS3C, marquée par une augmentation de la conductivité de 287 à 400 µs/cm et des nitrates de 2 à 8.3 mg/l, indiquant surement une origine agricole ;

· la deuxième à la station OS5C, marquée par :

· l’augmentation de la conductivité de 400 à 550 µs/cm, de l’ammonium de 0.27 à 2.57 mg/L, des nitrites (de 0.09 à 0.69 mg/L), du phosphate (de 0.09 à 1.6 mg/L), des bicarbonates (de 153 à 353 mg/L) et des chlorures (de 59 à 83 mg/L) ;

· la diminution du potentiel d’oxydoréduction (de 186.5 à 120.6 mV) et de l’oxygène dissous (de 3.7 à 1.9 mg/L).

Ces évolutions indiquent surement des rejets urbains avant la station OS5C.

Pour l’évolution des éléments traces métalliques, on observe que le plomb dans l’oued Saayoud présente des teneurs élevées qui varient entre 0.45 mg/L (à l’amont) et 0.86 (au milieu, station OS3C). Cela indique une origine naturelle du plomb à l’amont à laquelle s’ajoute une origine anthropique dans les zones urbaines (tableau 6).

Figure 6 : Evolution spatiale des paramètres physico-chimiques des eaux de l’oued Saayoud

4.3.2. Oued Boukraa

Il se caractérise par des eaux peu chargées avec une augmentation de l’amont à l’aval de la conductivité (de 230 µs/cm à 345 µs/cm), du phosphate (de 0.02 à 0.41 mg/L) et des bicarbonates (de 96 à 173 mg/L), indiquant des rejets urbains vers l’aval.

Pour le cycle d’azote, on observe des faibles teneurs en nitrates (< 3 mg/L), en nitrites (< 0.22 mg/L) et en ammonium (<0.18 mg/L).

Les éléments en traces métalliques (ETM) présentent des teneurs élevées en plomb (entre 0.48 et 0.85 mg/L) et des teneurs inférieurs à 0.1 mg/L pour les autres éléments en traces (fer, cadmium, cuivre, zinc et chrome).

Figure 7 : Evolution spatiale des paramètres physico-chimiques des eaux de l’oued Boukraa

4.3.3. Oued Tassift

Il se trouve dans un milieu urbain, la chimie de ses eaux est caractérisée par trois phases :

· La première présente les stations qui se situent à l’amont du marécage Rejla (OT02 et OT03P, figure 4) : ils se caractérisent par :

· une augmentation de l’amont à l’aval : de la conductivité (de 1394 à 1549 µs/cm), du phosphate (de 7.5 à 8.87 mg/L), des bicarbonates (de 484 à 698 mg/L) et du fer (0.42 à 0.77 mg/L).

· une baisse du potentiel d’oxydo-réduction (de 53 à -228 mV) et de l’oxygène dissous (de 1.39 à 0.26 mg/L)

Ces évolutions indiquent des rejets urbains importants le long de l’oued.

· Le deuxième concerne la station située après la confluence de l’oued avec le marécage du Rejla (OT4P, figure 4) : on observe une évolution inverse à la partie amont du marécage par une :

· baisse de la conductivité (de 1549 à 726 µs/cm) et des teneurs en phosphates (de 8.86 à 3 mg/L), en bicarbonates (de 698 à 272 mg/L) et en fer (de 0.77 à 0.07 mg/L), indiquant que le marécage favorise la précipitation de ces éléments chimiques et joue le rôle d’un épurateur naturel des eaux de l’oued ;

· une augmentation du potentiel d’oxydoréduction (de -228 à 121 mV) et des teneurs en ammonium (de 3.1 à 5.3 mg/L), indiquant que le marécage présente une autre source en ammonium, liée soit à l’effet d’autres rejets urbains qui se jettent dans ce dernier ou au relargage par ses sédiments chargés en cet espèce chimique.

· Le troisième situé à l’aval de l’oued Tassift, il est comparable au premier, marqué par l’augmentation de la conductivité (de 726 à 1091 µs/cm), du phosphate (de 3 à 8.6 mg/L), de l’ammonium (de 5.3 à 7 mg/L), des bicarbonates (de 272 à 545 mg/L) et du fer ( de 0.07 à 0.16 mg/L) et une baisse du potentiel d’oxydoréduction (de 121 à -97.5 mV) et de l’oxygène dissous (de 1.14 à 0.28 mg/L). Indiquant des nouveaux rejets urbains.

Pour les ETM, on observe des valeurs élevées en fer (de 0.07 à 0.77 mg/L) et en plomb (0.77 mg/L).

Figure 8 : Evolution spatiale des paramètres physico-chimiques des eaux de l’oued Tassif

4.3.4. Oued Nil

L’évolution spatiale des paramètres physico-chimiques montre qu’il y a deux comportements :

· Le premier est celui de l’oued Nil proprement dit, avant sa confluence avec ses affluents, présenté par les stations ON1C, ON2C, ON3 et ON4. Il est marqué par des faibles valeurs en conductivité (226 à 255 µs/cm), des faibles teneurs en nitrates (0.6 à 2 mg/L), en ammonium (0.02 à 0.2 mg/L), en phosphates (0.02 à 0.2 mg/L) et des valeurs qui augmentent de l’amont à l’aval en bicarbonates (de 126 à 148 mg/L) et en fer (de 0.003 à 0.05 mg/L) ;

· Le deuxième représente la confluence de l’oued Nil avec ses affluents, présenté par les stations ON5C (confluence avec oued Boukraa), ON6C (confluence avec oued Tassift) et ON7C (confluence avec oued Saayoud). Il est marquée par :

· L’augmentation de la conductivité, de l’ammonium (de 0.2 à 3.34 mg/L), du phosphate (de 0.1 à 1.3 mg/L), des bicarbonates (de 148 à 348 mg/L), des nitrites (de 0.04 à 0.8 mg/L), du chlorure (de 36 à 99 mg/L), du calcium (28 à 55 mg/L) et du fer (0.05 à 0.26 mg/L) avec des valeurs plus élevées à la station ON6C, indiquant que l’oued Tassift est le plus polluant de l’oued Nil.

· Et la baisse des valeurs de Eh (de 165 à 114 mV) et des nitrates (de 1.4 à 1 mg/L), indiquant la réduction de ces derniers à la forme réduite (nitrite et ammonium).

Cette évolution montre que la pollution de l’oued Nil provienne principalement des ses affluents et avec un degré plus important de l’oued Tassift et que l’origine de la pollution est les rejets urbains.

Figure 9 : Evolution spatiale des paramètres physico-chimiques des eaux de l’oued Nil

4.4. Evolution temporelle des caractéristiques physico-chimiques des eaux de l’oued Nil

Elle est étudiée à travers la station ON7C qui se situe à l’aval de l’oued Nil et qui présente le cumul de toutes les eaux (affluents et rejets) qui se déversent dans l’oued Nil. Au total 5 campagnes (janvier 2014, avril 2014, juin 214, septembre 2014 et janvier 2015) ont été faites. Pour présenter l’évolution temporelle au niveau de cette station nous avons utilisé la moyenne de ces 5 campagnes (figure 10).

Cette figure montre trois périodes :

· La période pluvieuse (novembre à mars), où les précipitations varient entre 85 à 338 mm/mois. On observe :

· L’augmentation d’Eh à des valeurs qui varient entre 129 et 286 mV, produisant un milieu oxydant, ce que peut influer sur les formes réduites (ex. ammonium) et les transformées en formes oxydantes (ex. nitrates). Cet apport en oxygène est lié aux eaux de pluie.

· une baisse de la conductivité (328 à 365 µs/cm), de l’ammonium (0.52 à 1.04 mg/L), des nitrites (0.07 à 0.39 mg/L), du phosphate (0.03 à 0.30), des bicarbonates (80 à 156 mg/L) et des chlorures (29 à 42 mg/L). Elle est liée à l’effet de la dilution produit par les pluies qui apportent des volumes importantes en eaux à faible minéralisation.

· La période transitoire (avril), où les précipitations sont faible 13.1 mm/mois, mais on constate aussi l’effet de la période pluvieuse. Les concentrations des espèces chimiques sont intermédiaires.

· La période sèche (mai à octobre), où les précipitations varient entre 0.2 à 49 mm/mois, on observe :

· une baisse importante d’Eh (31 à 51 mV), ce qui produit un milieu réducteur et la transformation des formes oxydantes en formes réduites.

· une augmentation de la conductivité (545 à 1144 µs/cm), de l’ammonium (7.2 à 7.9 mg/L), des nitrites (0.05 à 3.41 mg/L), du phosphate (2.75 à 3.23 mg/L), des bicarbonates (422 à 634 mg/L) et des chlorures (142 à 199 mg/L). Elle est liée à l’effet de la sècheresse (absence des pluies) et l’augmentation proportionnelle des apports anthropiques par rapport aux eaux naturelle.

Pour les éléments traces métalliques, seul deux campagnes ont été réalisées, ils mettent en évidence la présence du plomb avec des concentrations élevées (0.9 mg/L).

Figure 10 : Evolution temporelle des paramètres physico-chimiques de la station ON7C (partie aval de l’oued Nil)

4.5. Echanges eau – sédiment des éléments traces métalliques

L’analyse de la relation eau-sédiment a été réalisée sur les stations de l’oued Nil : 2 stations (ON2 et ON4) avant son confluence avec ses affluents et 3 après sa confluence avec ses affluents : ON5C (confluence avec oued Boukraa), ON6C (confluence avec oued Tassift) et ON7C (confluence avec oued Saayoud). Deux campagnes (janvier et avril 2014) ont été réalisées sur ces 5 stations avec l’analyse de 5 éléments traces métalliques (cadmium, plomb, cuivre, zinc et chrome). La moyenne de ces deux campagnes est présentée dans la figure 11.

Cette figure montre que les concentrations du plomb dans l’eau et le sédiment sont comparables, indiquant la possibilité d’un échange d’ion entre les sédiments et l’eau. Par contre les autres éléments traces métalliques présentent des concentrations élevées dans les sédiments par rapport à l’eau, cela peut indiquer que ces éléments chimiques ont tendance d’être adsorbés par les sédiments du lit de l’oued. Le tableau 7 montre les caractéristiques (absorption et solubilité) des ETM et confirment les résultats obtenus.

Tableau 7 : Adsorption et solubilité des ETM (Burnol et al. 2006)

Les concentrations dans les sédiments diminues de l’amont à l’aval pour toutes les ETM à l’exception du cadmium qui augment vers l’aval, cela peux indiquer une origine anthropique de ce dernier (tableau 6).

Figure 11 : Concentration moyenne (campagne de janvier et avril 2014) des éléments traces métalliques (Cd, Pb, Cu, Zn et Cr) dans les sédiments et l’eau.

5. Conclusion

Cette étude nous a permis de mettre en évidence la qualité des eaux de l’oued Nil et ses affluents ainsi que l’origine naturelle et anthropique de ces espèces chimiques. L’évolution spatiale a montré :

· l’effet des rejets urbains sur l’augmentation de la concentration du NH4+, PO43+, HCO3- et Cl- ;

· l’effet du marécage sur l’épuration naturelle des eaux de l’oued, marquée par la diminution de la concentration des espèces marqueurs de la pollution urbaine ;

· l’effet de la confluence de l’oued avec ses affluents sur la variation de la concentration des éléments chimiques.

L’évolution temporelle a montré l’effet des pluies dans :

· la diminution des concentrations par l’effet de la dilution,

· et le changement des formes chimiques de certaines espèces chimiques, de la forme réduite à la forme oxydante, vu que les eaux de pluies sont riches en oxygène.

L’étude de la relation eau-sédiments montre le rôle des formations géologiques qui composent le lit de l’oued et les conditions physico-chimique (pH et Eh) dans l’adsorption et le relargage des éléments en traces métalliques (Cd, Cd, Cu, Fe, Pb et Zn).

Remerciement

Nous remercions les laboratoires pédagogiques du département de biologie et de chimie, le laboratoire de recherche de Génie Géologique (université de Jijel), et le laboratoire de chimie (ADE-Jijel) de nous avoir aidés à faire les analyses chimiques.

Références bibliographiques

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Wikipédia : https://fr.wikipedia.org

1

SiO

2

CaOMgO

K

2

O

Na

2

+

K

2

O

Nr

2

O

MnO

Al

2

O

3

F

2

O

3

PAF

SO

3

TiO

2

Oxyde de Fer

et Alumine

NaCl

CaSO

4

2H

2

O

CaCO

3

Argile135 – 800.5 – 150 – 30.5 – 6 9 - 252.6 – 90 – 4

Marnes2

Marbre311,9544,110,2 1,541,6837,70

Marbre33,87 1,320,32Traces94,1

Marbre33,87 1,320,32Traces94,1

67,011,020,564,33,2En trace20,051,83,70,050,16

Indice

Sable

dunaire

5

90,90 –

91,93

0,1 – 0,2 2,37 – 2,982,38 – 2,680,42 – 0,69

Gisement

ProduitType

Carrière

Kaolin

Constituants (% en poids)

Composition minéralogique en % : Quartz : 36,01 ; Kaolinite : 22,1 ; Feldspath : 16,6 ; Muscovite : 9,12 ; Oxydes de fer : 2,8 ; Quartz+ Feldspath : 14,1

Numéro

sur la

carte

4

BV

Oued Nil

Sous BV

Oued Nil

Sous BV

Sayoud

Sous BV

Boukraa

Sous BV

Tassift

Superficie (Km

2

)

303176.5506115.5

Périmètre (Km) 87.2893448.525

Elevation maximum (m) 151615169101324297

Elevation moyenne (m) 450.3552629845363.47

Pente maximum (°) 45.744.7641.638.9618.63

Pente moyenne (°) 15.7617.7715.1713.114.72

MarécageEl-KennarMarécageRejla

5.885.895.95.915.925.935.945.955.96

36.74

36.75

36.76

36.77

36.78

36.79

36.8

36.81

36.82

36.83

Mer

Zone

Agricole

KennarChekfaJimarBazoulTaher

Ville(zone urbaine)

Zoneagricole

Légende:O : oued, N : Nil, S : Sayoud, B : Boukraa, T : Tassift,

C : confluence, D : affluent droit, G : Affluent gauche, P : oued principal,

3 : numéro de la station

O. Nil

PH

σ

(µs/cm)

Cl

-

(mg/l)

HCO

3

-

(mg/l)

SO

4

2-

(mg/l)

Ca

2+

(mg/l)

Mg

2+

(mg/l)

NO

3

-

(mg/l)

PO

4

3-

(mg/l)

Eau de pluie

(27/03/2015)

6.73111.12837.8238.8911.2214.583.070.04

0.00010.0010.010.1110100°C, mV, µS/cm, mg/L

Oued Boukraa (OB1D, OB1G, OB1C)

MinMax0.00010.0010.010.1110100°C, mV, µS/cm, mg/L

Oued Nil (ON1D, ON1G, ON1C)

MinMax0.00010.0010.010.1110100°C, mV, µS/cm, mg/L

Oued Sayoud (OS1D, OS1G, OS1C)

MinMax0.0010.010.11101001000°C, mV, µS/cm, mg/L

Oued Tassift (OT2)

MinMax

Formule chimique Utilisation

NaHCO

3

Linge, maison, l'hygiène, soins du corps et la cuisine

Na

2

CO

3

Savons et détergents

NaClODésinfecteur

PO

4

3-

Lessives et produits vaisselle

(neutraliser l'action du calcaire)

Eau

H

2

O

Urée

CH

4

N

2

O

Cellulose

(C

6

H

10

O

5

)

n

Azote N

phosphore

P

2

O

5

potassium

K

2

O

Déchets humains

Nom

Bicarbonate de sodium

Carbonate de sodium

Eau de Javel

Phosphates

Concentration maximales

d'origine naturelle en mg/L

Norme (Direction européenne

03/11/1998) en mg/L

Cadmium (Cd)

6*10

-5

0.005

Chrome (Cr)

6.9*10

-3

0.006

Cuivre (Cu) 0.024 2

Fer (Fe) 0.2

Plomb (Pb) <0.00 1 0.01

Zinc (Zn) 3

MoyenneGamme de teneurs

0.22-0.30

0.05

0.035

Chrome (Cr)

Cuivre (Cu) Carburant

Fer (Fe)Argile, shiste, micashiste, gneiss

Marbre3.90.9 à 7

Gneiss

et Schiste

17.60.4 à > 100

SédimentaireGrès9.8<1 à > 50

Zinc (Zn)

Gneiss, muscovite

Plomb (Pb)

1

Cadmium (Cd)

2

Gneiss

Roches sédimentaires

argileuse et sableuses (µg/g)

Grès

Carbonates

- Piles,

- composants électroniques,

- routes,

- fertilisant minéraux phosphatés

- produits pétroliers

Origine naturelle

Origine

anthropique

Type de Roche

Tenneurs en Pb en mg/Kg

Métamorphique

- Carburants

(essence)

- batterie et piles

- canalisation

- etc.

0100200300400500600OS01COS02COS03COS04OS05mV, µS/cmEhCond05101520OS01COS02COS03COS04OS05°C, mg/LTpHO20246810OS01COS02COS03COS04OS05mg/LNO3-NO2-NH4+PO43-050100150200250300350400OS01COS02COS03COS04OS05mg/LCa2+Mg2+HCO3-Cl-SO42-00.20.40.60.81OS01COS02COS03COS04OS05mg/LFeCdPbCuZnCr

050100150200250300350400OB01COB02COB04mV, µS/cmEhCond0246810121416OB01COB02COB04°C, mg/LTpHO200.511.522.533.5OB01COB02COB04mg/LNO3-NO2-NH4+PO43-050100150200OB01COB02COB04mg/LCa2+Mg2+HCO3-Cl-SO42-0.0010.010.11OB01COB02COB04mg/LFeCdPbCuZnCr

-5000500100015002000OT02OT03POT04POT04CmV, µS/cmEhCond024681012141618OT02OT03POT04POT04C°C, mg/LTpHO20246810OT02OT03POT04POT04Cmg/LNO3-NO2-NH4+PO43-0100200300400500600700800OT02OT03POT04POT04Cmg/LCa2+Mg2+HCO3-Cl-SO42-00.20.40.60.81OT02OT03POT04POT04Cmg/LFeCdPbCuZnCr

ConfluenceO. Tassift -Marécage Rejla

100200300400500600ON01CON02ON03ON04ON05CON06CON07CmV, µS/cmEhCond68101214161820ON01CON02ON03ON04ON05CON06CON07C°CTpH01234ON01CON02ON03ON04ON05CON06CON07Cmg/LNO3-NO2-NH4+PO43-050100150200250300350400ON01CON02ON03ON04ON05CON06CON07Cmg/LCa2+Mg2+HCO3-Cl-SO42-0.00010.0010.010.11ON01CON02ON03ON04ON05CON06CON07Cmg/LFeCdPbCuZnCr

ConfluenceO. Nil -O. BoukraaConfluenceO. Nil -O. TassiftConfluenceO. Nil -O. Sayoud

020040060080010001200140001/201402/201403/201404/201405/201406/201407/201408/201409/201410/201411/201412/201401/2015mV, µS/cmCondEh012345678901/201402/201403/201404/201405/201406/201407/201408/201409/201410/201411/201412/201401/2015mg/LpHO2 012345678901/201402/201403/201404/201405/201406/201407/201408/201409/201410/201411/201412/201401/2015mg/LNH4+NO2-NO3-PO43-010020030040050060070001/201402/201403/201404/201405/201406/201407/201408/201409/201410/201411/201412/201401/2015mg/LCl-HCO3-Ca2+Mg2+SO42-00.20.40.60.811.201/201402/201403/201404/201405/201406/201407/201408/201409/201410/201411/201412/201401/2015mg/LFeCdPbCuZnCr050100150200250300350400

01/201402/201403/201404/201405/201406/201407/201408/201409/201410/201411/201412/201401/2015

mm/moisPrécipitation

Adsorption Solubilité

Cadmium (Cd)

- Minéraux argileux

- Carbonates

- Hydroxydes de fer

- Hydroxydes de manganèse

- Mileu acide

- Milieu réducteur

Chrome (Cr)

- oxydes de fer

- oxydes d'aluminium

- pH < 5.5

- milieu réducteur

Cuivre (Cu)

- Minérale argileuse

- Surface de CaCO

3

- pH < 8

- milieu légèrement réducteur à

légèrement oxydant

Plomb (Pb)

- surface des argiles

- carbonates

- pH neutre à basique

Zinc (Zn)

- minéraux argileux

- carbonates

- hydroxydes

- fortement adsorbé à pH>7.7 à

cause de sa forme hydrolysées

- milieu acide

- Bonne solubilité en milieu

réducteur en présence des

bactéries sulfato-réductrice

00.010.020.030.040.050.06ON2ON4ON5CON6CON7Cmg/LCd SédimentCd eau00.20.40.60.81ON2ON4ON5CON6CON7Cmg/LPb SédimentPb eau00.20.40.60.811.21.4ON2ON4ON5CON6CON7Cmg/LCu SédimentCu eau0102030405060ON2ON4ON5CON6CON7Cmg/LZn SédimentZn eau00.20.40.60.811.2ON2ON4ON5CON6CON7Cmg/LCr SédimentCr eau

Type de rocheFormation géologique Minéral Composition chimique

Kaolinite

Al

4

(SiO

10

)(OH)

8

Illite

K

x

Al

2

(Si

4-x

Al

x

O

10

)(OH)

2

Glauconite

(K,Na)

2

(Fe

3+

, Fe

2+

, Al, Mg)

4

(Si

6

(Si,Al)

2

O

20

) (OH)

4

Calcaire - Calcite

CaCO

3

Argile Kaolinité, Illite, Glauconite

Sable Quartz

SiO

2

Grains de Quartz

SiO

2

Ciment siliceux ou calcaire

SiO

2

et CaCO

3

Schiste Argile métamorphisie Kaolinité, Illite, Glauconite

Shiste + Micas (muscovite ou biotite) Kaolinité, Illite, Glauconite

Muscovite

KAl

2

(AlSi

3

O

10

)(OH,F)

2

Traces : Cr, Li, Fe, V, Mn, Na, Cs, Rb, Ca, Mg et H

2

O

Biotite

K(Mg,Fe)

3

(OH,F)

2

(Si

3

AlO

10

)

Traces de : Mn; Ti; Li; Ba; Na; Sr; Cs; Fe;Cl.

Calcaire cristallin

(Cipolin)

Calcaire ou dolomie métamorphisie

CaCO

3

ou (Ca, Mg)(CO

3

)

2

Schiste ardoisier à pâte siliceuse

SiO

2

Schiste argileux Kaolinité, Illite, Glauconite

Schiste Kaolinité, Illite, Glauconite

Quartz

SiO

2

Micas Muscovite et Biotite

Amphiboles

A

0-1

B

2

C

5

(Si,Al,Ti)

8

O

22

D

2

où :

A = Na, K, Ca, Pb

2+

B = Li, Na, Mg, Fe

2+

, Mn

2+

, Ca

C = Li, Na, Mg, Fe

2+

, Mn

2+

, Zn, Co, Ni, Al, Fe

3+

, Cr

3+

,

Mn

3+

, V

3+

, Ti, Zr

D = OH

Quartz

SiO

2

Feldspath

(Ba, Ca, Na, K, NH

4

)(Al, B, Si)

4

O

8

Sédimentaire

Gneiss

Métamorphique

Argile

Marne

Grès

Micaschistes

Quartzophyllades

Phyllade